(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210940776.6 (22)申请日 2022.08.06 (71)申请人 广州华水生态科技有限公司 地址 510000 广东省广州市南沙区丰泽 东 路106号 （自编1号楼） X 1301-H3842(集 群注册） (72)发明人 杨上镔　周理想　覃邈　尹珊　 张飞　 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) E21D 9/06(2006.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种水利工程盾构井数字孪生模型及其构 建方法 (57)摘要 本发明涉及盾构领域， 具体为一种水利工程 盾构井数字孪生模型及其构建方法， 其包括基于 数字孪生技术的设计软件、 盾构井基础尺寸单 元、 盾构井四周土质单元、 盾构井地下水单元、 盾 构井盾构隧道尺寸单元、 盾构井连续墙单元、 盾 构井环梁单元、 盾构井内衬墙单元、 盾构井支撑 截面单元、 盾构井内部支护单元、 造价单元、 动态 受力分析单元、 综合评分单元和手动输入参数单 元。 本发明中， 通过数字孪生技术对盾构井的受 力以及变形进行三维分析， 模型使用 简单方便， 能快速得出最优的各支护参数， 结果直观性强， 对于使用者的专业知识要求 不高。 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 CN 115186362 A 2022.10.14 CN 115186362 A 1.一种水利工程盾构井数字孪生模型， 其特征在于， 包括基于数字孪生技术的设计软 件、 盾构井基础尺寸单元、 盾构井四周土质单元、 盾构井地下水单元、 盾构井盾构隧道尺寸 单元、 盾构井连续墙单元、 盾构井环梁 单元、 盾构 井内衬墙单元、 盾构井支撑截面单元、 盾构 井内部支护单 元、 造价单 元、 动态受力分析 单元、 综合评分单 元和手动输入参数 单元； 基于数字孪生技术的设计软件用来为各单元提供加载平台； 盾构井基础尺寸单元根据 不加任何支护结构的盾构井的尺寸进 行三维结构生成； 盾构 井四周土质单元根据实地测量 土质情况加载盾构 井四周及底部土质情况； 盾构井地下水单元将实地测量的地下水情况加 载到土质中； 盾构井盾构隧道尺寸单元在盾构井中加载对应尺寸的盾构隧道； 盾构井连续 墙单元、 盾构井环梁 单元、 盾构井内衬墙单元、 盾构 井支撑截面单元和盾构 井内部支护单元 均为盾构井的支护加载单元， 分别用来加载连续墙、 环梁、 内衬墙、 支撑截面和内部支护； 造 价单元用来评估整体造价； 动态受力分析单元根据各支护结构参数的改变进 行动态的受力 分析； 综合评分单元对各支护结构参数 的可选用性进行综合评分； 手动输入参数单元用来 供使用者手动输入各支护结构参数。 2.根据权利要求1所述的水利 工程盾构井数字孪生模型， 其特征在于， 基于数字孪生技 术的设计软件为sap20 00。 3.根据权利要求1所述的水利 工程盾构井数字孪生模型， 其特征在于， 盾构井连续墙单 元中连续墙参数包括墙体深度和钢筋填充量； 盾构 井环梁单元中环梁参数包括环梁截面尺 寸、 环梁数量和环梁的钢筋 填充量； 盾构 井内衬墙单元中内衬墙参数包括数量、 截面积和钢 筋填充量； 盾构井内部支护单 元中的支护参数包括支护形式和支护数量。 4.根据权利要求1所述的水利 工程盾构井数字孪生模型， 其特征在于， 盾构井地下水单 元包括盾构井底部地下 水情况和盾构井四周的地下 水情况。 5.根据权利要求1所述的水利 工程盾构井数字孪生模型， 其特征在于， 造价单元的总造 价统计项目包括开挖造价、 围护造价、 人工成本、 设备成本和时间成本， 开挖包括基坑挖土、 运土和回填。 6.根据权利要求1所述的水利 工程盾构井数字孪生模型， 其特征在于， 综合评分单元评 分项目包括施工成本、 施工难度、 施工时间和盾构 井受力情况， 对于盾构井受力情况不合格 的， 综合评分均为 零分， 综合评分越高， 说明选取的参数越好。 7.根据权利要求6所述的水利 工程盾构井数字孪生模型， 其特征在于， 综合评分单元可 以手动屏蔽某一项， 例屏蔽施工成本， 得出只考虑施工难度、 施工时间和盾构井受力情况下 的最优支护参数。 8.一种根据权利要求1所述的水利工程盾构井数字孪生模型的构建方法， 其特征在于， 包括以下步骤： S1、 根据实地测量， 在基于数字 孪生技术的设计软件中加载对应的土质和地下 水环境； S2、 在对应的土质和地下水环境中加载不加任何支护状态下的盾构井三维结构和盾构 隧道； S3、 在盾构井三维结构上加载 连续墙、 环梁、 内衬 墙、 支撑截面和内部支护结构； S4、 模型自动动态调整连续墙、 环梁、 内衬墙、 支撑截面和内部支护结构的参数， 并进行 相应的受力分析； S5、 根据不同支护结构参数调整， 给出不同支护参数下的综合评分， 并根据综合评分高权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115186362 A 2低进行排序。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115186362 A 3